量子アルゴリズムとは？

量子アルゴリズムは、古典的な数学的または確率的計算に基づいていない問題を分析するためのコンピューター命令のセットであり、代わりに1ビットのデータが1つと2つの反対の値を表すことができる量子現実のユニークな性質を使用しますバイナリロジックのゼロ。 厳密な意味で、量子アルゴリズムは機能するために量子コンピューターを必要とします。これは2011年時点では製造された形では存在しません。しかし、理論コンピューター科学は少なくとも2011年時点でDeutsch、Shor、およびGroverアルゴリズムとして。

Deutsch量子アルゴリズムは1985年に発明され、英国のオックスフォード大学で働くイスラエル英国の物理学者David Deutschにちなんで命名されました。 Deutschのアルゴリズムは、量子コンピューティングのほとんどのコンピューター命令セットと同様に、処理の問題、したがってマイクロチップレベルでの問題解決への一種のショートカットとして機能する能力が高く評価されています。 標準的な確率計算では、問題の解決策として考えられるすべての状態に分布値を与え、それらすべてに対して計算を実行して、どの応答または値が正しい可能性が最も高いかを判断します。 Deutschアルゴリズムを使用した量子コンピューティングでは、すべての可能な解の状態が、特定のタイプの解または状態変換に向かって移動する単位ベクトルと呼ばれるものに結合されます。 これは、数学に適用される量子重ね合わせとして知られる原理に依存しており、問題の解決策はすべての可能な状態に同時に存在すると予想され、長い確率論的論理処理の必要性を本質的に排除します。

ShorとGroverの量子アルゴリズムは同様に機能しますが、特定の種類のコンピューター処理向けに設計されています。 Shorアルゴリズムは数学的ファクタリングに使用され、Groverアルゴリズムはコンピューター化されたリストまたは定義可能な構造を持たないデータベースで意味のあるデータを検索します。 両方のアルゴリズムは、標準タイプの処理を行う古典的なコンピューターシステムで実行されますが、その設計は、同じタイプのタスクの古典的な確率ベースのアルゴリズムよりもはるかに優れていることが実証されています。 Shorのアルゴリズムは指数関数的に高速であり、Groverのアルゴリズムは標準のコンピューティング方法論よりも2次的に高速、または2乗値の高速です。 Shor量子アルゴリズムは、1994年に開発したアメリカの数学教授であるPeter Shorにちなんで命名され、Grover量子アルゴリズムは、1996年に開発したインド系アメリカ人のコンピューター科学者Lov Groverにちなんで命名されています。

量子コンピューティングのユニークな側面の1つは、計算は、任意に分離できる離散値に基づいているのではなく、量子エンタングルメントの状態で存在していることです。 計算の標準値は、すべて振幅または値の範囲として指数関数的に操作される重ね合わせ状態に入り、情報の各ビットまたは量子ビットは互いに絡み合っていると言われます。 これにより、各データポイントは相互に依存し、従来のコンピューティングのように離散値ではなく、量子アルゴリズムが従来のアルゴリズムよりもはるかに高速にデータを処理する方法の基礎となります。